[发明专利]Mg-Al基合金的铝钴晶粒细化剂及其制备方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶粒细化剂及其制备方法和使用方法，具体涉及一种Mg-Al基合金的铝钴晶粒细化剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

镁合金虽然在交通、航空航天及通讯诸领域有着广阔的应用前景，但要扩大镁合金的应用范围，还必须解决镁及其合金自身存在的问题。镁及其合金基体为密排六方结构，室温下只有一个基面滑移系，室温变形能力差，难以加工成形；镁的化学性质活泼，标准电极电位很低，形成的自然氧化膜不够致密，故镁合金耐蚀性很差；镁合金的室温强度低，铸造镁合金的抗拉强度不足300MPa，变形镁合金强度不足400MPa，不能满足承力件的性能要求。而晶粒细化是解决上述问题，提高铸态镁合金及其综合性能的重要手段。

目前，Mg-Al基合金晶粒细化的方法有很多种，如过热法，碳质孕育法，微合金化等。普遍采用的碳质孕育法是往镁合金中添加C₂Cl₆或CCl₄，这些变质剂在加入后产生氯气，对环境和人体产生严重的危害，而且在很短时间内(20～30min)其细化效果就容易褪化，需要进行二次变质处理。一些研究者还通过加入Mg-Al-C、Al-C、Al-Ti-C中间合金，加入纯Al₄C₃、SiC粒子等方式细化Mg-Al基合金，但这些合金和粒子制备工艺较为复杂。

发明内容

针对现有Mg-Al基合金的晶粒细化剂制备工艺复杂的问题，本发明提供一种Mg-Al基合金的铝钴晶粒细化剂及其制备方法和使用方法。

本发明的铝钴晶粒细化剂的成分按重量百分比为Al 20～34％，Co 66～80％，粒径为25～35μm。

1、将金属铝和金属钴按重量百分比为Al 20～34％，Co 66～80％配料，获得混合金属。

2、对混合金属进行清洗，清洗方法是将混合金属在频率为40～60KHz的超声波条件下，用有机溶剂乙醇或丙酮清洗，清洗时间为3～5min。

3、将清洗后的混合金属置于电弧炉中，对电弧炉抽真空，再充入氩气至电弧炉内气压为0.02～0.04MPa；其中电弧炉抽真空要求气压为1×10^-3～5×10^-3MPa。对混合金属进行四次熔炼，熔炼时施加的电压为20～45V，电流为200～350A，每次熔炼用时2～3min。将熔炼后的合金物理破碎成粒径为25～35μm的颗粒，获得铝钴晶粒细化剂。

本发明的铝钴晶粒细化剂的使用方法为：

熔炼Mg-Al基合金时，在Mg-Al基合金熔液温度为700～750℃条件下，将用铝箔包裹的铝钴晶粒细化剂置于Mg-Al基合金熔液中，然后搅拌均匀后静置20～60min，铝钴晶粒细化剂的加入量为Mg-Al基合金熔液总重量的0.5～2.5％。

静置结束后除渣、浇注，获得的Mg-Al基合金的晶粒平均细化率为50％左右。

本发明的制备方法获得的铝钴晶粒细化剂为块状铝钴中间合金产品。本发明的产品制备方法及使用方法简单，产品的添加量和细化效果易于控制，以微量加入可达到很好细化的目的，且细化效果在1h内不发生褪化。

附图说明

图1为本发明实施例1中制备的铝钴晶粒细化剂的X射线衍射图谱，图中a为铝钴相。

图2为本发明实施例1中的0#AZ31镁铝基合金的金相显微照片。

图3为本发明实施例1中的1#AZ31镁铝基合金的金相显微照片。

图4为本发明实施例1中的2#AZ31镁铝基合金的金相显微照片。

图5为本发明实施例1中的3#AZ31镁铝基合金的金相显微照片。

图6为本发明实施例1中的4#AZ31镁铝基合金的金相显微照片。

图7为本发明实施例1中的5#AZ31镁铝基合金的金相显微照片。

具体实施方式

本发明实施例中采用的金属铝的重量纯度≥99.99％，金属钴的重量纯度≥99.88％，金属锌的重量纯度≥99.99％，金属镁的重量纯度≥99.95％。

本发明实施例中采用的乙醇为工业酒精，采用的丙酮为工业用丙酮。

本发明实施例中采用的超声波设备型号为KUDOS-SK3300LHC。

本发明实施例中采用的密闭容器为石英管。

本发明实施例中采用的电阻炉为MRL-8型井式电阻炉。

本发明实施例中采用的坩埚为高强石墨坩埚。

本发明实施例中采用的角磨机为德国威固VG100DE型角磨机，工作条件为500r/min。

实施例1